ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Определение межатомных расстояний из "ЯМР в медицине и биологии структура молекул, топография, спектроскопия in-vivo" Здесь гду обозначает усредненное значение для межатомных расстояний. Эти расстояния варьируются от молекулы к молекуле, так как молекулы не являются идеально жесткими. [c.117] При этом определение расстояний сопряжено со следующими двумя трудностями (1) корреляционная функция является приближенной, и (2) если даже данное приближение достаточно хорошее, то речь идет только о нахождении среднего значения га/ , а не среднего расстояния ГА), которое может существенно отличаться от вычисленного из га/ . [c.118] Из изложенного следует, что определение расстояний из ЯЭО является неточным. Однако для большинства практических приложений это не столь существенно, как может показаться на первый взгляд. В каждом отдельном случае ЯЭО при условии, что измерения проводятся при очень малых временах смешивания, очень быстро уменьшается с ростом расстояния (пропорционально шестой степени ). Следовательно, имеет смысл проводить измерение ЯЭО для ядер, которые расположены непосредственно по соседству (это условие выполняется для большинства случаев). Это значение достаточно хорошо согласуется как с экспериментальными данными, так и с полученными теоретически. При измерении ЯЭО в протеинах максимальное расстояние между протонами равно 0,5 нм. [c.118] Определение расстояния между ядрами основано на зависимости величины диполь-дипольного взаимодействия двух ядерных спинов от расстояния между ними. Однако диполь-дипольное взаимодействие существует не только между спинами ядер, но и между спинами ядер и электронов. Последнее взаимодействие также зависит от расстояния между спинами и в принципе также может быть использовано для определения расстояний в молекулах. Это возможно вследствие того, что гиромагнитное отношение электрона существенно больше гиромагнитного отношения ядра, например протона, а значит, взаимодействие между спинами электронов и ядер вполне поддается детектированию. [c.118] Для того, чтобы методы двумерной спектроскопии ЯМР получили широкое распространение при решении задач установления структуры молекул, все надежды на определение структуры протеинов связывались с изучением зависимости ЯЭО от расстояния. [c.118] Парамагнитные вещества могут оказывать два типа воздействий на соседние ядерные спины. Во-первых, они могут давать вклад в значение химического сдвига. Это так называемый парамагнитный сдвиг резонансной частоты наблюдаемого ядра. Во-вторых, наличие парамагнитных центров может вызывать уменьшение времени релаксации возбуждаемых ядер. [c.119] Поскольку величина парамагнитного сдвига зависит от диполь-дипольного взаимодействия между ядерным спином А и неспаренным спином электрона 5, а величина этого взаимодействия убывает как третья степень расстояния между спинами то и величина парамапштного сдвига пропорциональна гд Так как скорость релаксации в присутствии парамагаит-ных частиц пропорциональна квадрату взаимодействия (см. раздел 1.3), то в первом приближении она убывает как шестая степень расстояния r s, т.е. пропорционально как и в случае эффекта Оверхаузера. [c.119] Так как спины электронов, как правило, релаксируют существенно быстрее, чем спины ядер, то времена корреляции, ответственные за скорость ядерной релаксации, в основном определяются временем релаксации электронов. Скорость дипольной релаксации в области значений времен корреляции тем меньше, чем меньше время корреляции. Если время релаксации спинов электронов очень мало, то уширение линий за счет поперечной релаксации также мало, и вид спектра в основном определяется величиной парамагнитного сдвига (сдвиг-реагент). Противоположный эффект наблюдается в том случае, если значение превышает 0,1 не, тогда уширение линий, как правило, настолько велико, что парамагнитный сдвнг оказывается необнаруживаемым (см. табл.3.4). [c.119] С точки зрения возможности получить информацию о межатомных расстояниях из контактного сдвига довольно сложно, однако наличие контактного сдвига приводит к значительному увеличению области в которой наблюдается спектр исследуемого вещества. Это сопровождается также улучшением разрешения, и вследствие этого часто удается проводить отнесение резонансных линий в спектрах очень больших протеинов. Наблюдая ферми-контактный сдвиг, можно одновременно получить дополнительную информацию о структуре химических связей, существующих между парамагнитным центром и наблюдаемым ядром. [c.121] Сферическая система координат. Описание полшення точки в пространстве с помощью сферических координат г,в и р. [c.122] Для того чтобы выявить места связывания с фермерами таких физиологически важных двухвалентных ионов, как М и Са , необходимо провести их замещение на парамагнитные двухвалентные ионы, наиболее подходящими среди которых являются металлы группы лантаноидов. Обычно в качестве сдвиг-реагентов используются 12 лантаноидов, за исключением 0(1 , наличие которого приводит к ущирению линий, а также диамагнитных ионов и. Для взаимодействия ионов металлов с молекулами растворителя часто выполняются условия быстрого обмена. Наблюдаемый в спектрах Н химический сдвиг усредняется по протеинам, связанным и несвязанным с ионами металла (как было рассмотрено в разделе 2.2.2). Представителем класса Са-связанных протеинов с высоким сродством по кальцию является парвальбумин. [c.123] Положение в парвальбумине. Изображенная поверхность определяет положение ядерных спинов вблизи иона иттербия Эти спины испытывают парамагнитный сдвиг 27 м.д. [3.18]. Ион металла расположен в центре симметрии поверхностной структуры на рис. приведено объемное изображение. [c.124] Влияние парамагнитных ионов на время релаксации, как и на величину химического сдвига, обусловлено контактным и дипольным взаимодействиями. Поскольку скорость релаксации квадратично зависит от энергии взаимодействия, то дипольный вклад пропорционален г /. Чтобы оценить, как связаны между собой скорости релаксации и значения расстояний до парамагнитного центра, то в общем случае следует исходить из того, что вклад контактного слагаемого пренебрежимо мал, что, как правило, достаточно хорошо выполнимо, если между парамагнитным центром и наблюдаемым ядром отсутствует ковалентная связь, и лиганд не находится в непосредственной близости от парамагнитного центра. Скорости продольной и поперечной ИТ2м релаксации в парамагнитном комплексе можно представить таким образом, чтобы в них выделить парамагнитный вклад l/Tj j. [c.125] Усреднение здесь проводится с вероятностями ру и характеризующими соответственно свободное и связанное состояния лиганда (р +р , 1). Эти простые соотношения выполняются в том случае, если среднее время жизни парамагнитного комплекса существенно меньше времен релаксации ТJ 2м и обратной разности химических сдвигов для свободного и связанного состояний 1/ I Дб I. Варьируя условия проведения эксперимента, необходимо подобрать такие времена релаксации, которые позволят наблюдать хорошее разрешение спектральных линий. [c.125] Вернуться к основной статье